张家口—渤海地震带天津—塘沽段的电性结构及其意义

华北北部的张家口—渤海地震带是一条新生地震断裂带。位于其中段的蓟运河断裂构成了唐山菱形块体的西边界,一直被认为与1979年宁河M 6.9地震密切相关。然而,该区域的深部结构与孕震动力学环境尚未得到有效揭示。大港—玉田大地电磁测深剖面直接穿越宁河M 6.9地震的震中区,大致与张家口—渤海断裂带相垂直。探测结果显示,区域电性结构具有显著的“横向分块、纵向分层”特征。大地电磁测深剖面还揭示了张家口—渤海断裂带中段的海河断裂、汉沽断裂、蓟运河断裂等区域性断裂的深部构造特征,且汉沽断裂可能为切穿地壳的深断裂。深部低阻体边缘的高低阻梯度带与宁河M 6.9地震和汉沽两次M 6.2地震的震中具有良好的对应关系,揭示了研究区中强地震的发生与深部显著高低阻梯度带的发育密切相关。

张家口-渤海地震构造带的地壳形变研究

华北北部地区的张家口-渤海断裂带是控制现代强震的一条地震构造带。新近纪以来,在区域NEE向主压应力的作用下,新发育了一系列的NE向构造活动带,与张家口-渤海断裂带组成1组共轭的剪切破裂系统,控制了近代强震的发生。文中主要探讨了这条断裂带的地壳形变特征。长趋势GPS地壳形变图像反映了这条活动断裂带相对完整的左旋走滑活动。分期的地壳形变图像揭示了在中强地震前,沿该断裂带出现一系列的NE向梯度异常带,分别指示了唐山-河间、三河-涞水以及延怀-山西地震构造活动带的活动,表明了沿张家口-渤海断裂带出现了中强地震的中期前兆。研究认为,强震前地壳形变揭示的是深部蕴震层的应变活动信息,而强震之后比较杂乱的图像特征体现了盖层的调整运动。

利用最小二乘配置方法研究张家口-渤海地震带周边地区应变场

利用张家口-渤海地震带周边地区1999、2001、2004、2007、2008、2009年6期143个GPS站的流动观测数据,给出了1999—2009年张家口-渤海地区水平形变运动速度场,并应用最小二乘配置方法获得了区域应变场分布图像和形变图像。区域形变分布初步显示:1)相对于欧亚板块,其年平均最大变化为5～6 mm/a;2)张家口-渤海地震带具有2.0 mm/a左右的左旋走滑运动,其耦合深度为25～45 km;3)研究区内最大剪切应变为3×10-8/a,高值区集中在北京-天津及唐山地区。

张家口—渤海地震活动带中东段地壳剪切波分裂研究

张家口—渤海地震活动带是我国华北地区一条重要的地震带。该区域的主压应力场方向为近EW向。本文利用2005年9月—2010年9月首都圈地区地震台站记录到的数字波形资料,采用SAM方法(剪切波分裂系统分析法),研究讨论张家口—渤海地震带中东段地壳介质各向异性的空间分布特征。结果显示:张渤活动带中部及以东区域总体的优势方向明显,为近EW方向。横跨张渤活动带两侧的快剪切波优势偏振方向的空间分布显示,地震带北侧燕山隆起区内、地震带范围内和地震带南侧华北盆地内的快剪切波优势偏振方向均为近EW方向,差异不大。

张家口-渤海地震活动带及其邻区的地壳厚度与泊松比分布

利用山东、河北、辽宁、北京、天津等区域地震台网记录的远震资料,采用接收函数H-k叠加搜索方法,得到了张家口—渤海地震活动带及其邻区99个台站下方的地壳厚度和平均泊松比估计.研究结果显示:研究区地壳厚度在30—46km之间显著变化,地壳厚度与地表地形相关性很好,呈现出从隆起区到盆地区逐渐减薄的变化趋势;研究区地壳泊松比具有明显的分区特点,燕山地区泊松比偏低可能与该地区克拉通破坏方式以拆沉为主有关,郯城—庐江断裂带山东段出现的泊松比高低混杂现象可能与该地区火山活动有关,张家口—渤海地震活动带西段与隆起的交汇地带,部分台站下方地壳的泊松比值偏高,可能是断裂带附近岩石比较破碎与岩石部分熔融共同作用的结果.此外,位于渤海湾中间岛链上的北隍城台下方地壳较厚,泊松比较低,其原因尚待查明.

张家口—渤海地震带中小地震应力降分布特征

采用河北测震台网资料,分析了张家口—渤海地震带2008—2018年1220条M_(L)≥2.0地震的应力降。结果表明,应力降可能与应力有关,并且随震级的增加而出现不同尺度的变化,该区域应力降优势分布为0.70—3.00 MPa。

张家口-渤海地震带断层地震危险性分析

1研究背景张家口-渤海地震带(下文简称张渤带)是我国华北地区一条重要的NW向活动构造地震带,西起张北和尚义一带,经张家口向东南,穿过怀来、顺义、三河、天津等地,再经渤海向SE延伸至蓬莱以北的黄海海域。其规模巨大,构造复杂,沿走向在多处与NE向断裂带形成交会,其构造新活动具有显著的分段活动性质,不同地段地质、地貌、地震活动特征等不尽相同,有的甚至差异较大(高战武等,2001)。张渤带也是我国著名的强震集中带,地震以强度大、频度高、破坏性严重为特点,该带沿线曾发生1548年渤海海峡7级、1679年三河-平谷8.0级、1720年怀来6.8级、1888年渤海7级、1969年渤海7.4级、1976年唐山7.8级、1998年张北6.2级等强烈地震。因此,基于张渤带三维非线性断层模型,模拟了该构造带第三活动期以来6.5级及以上地震的断层应力演化过程,以探讨张渤带现今地震危险性,此项研究具有重要现实意义。

张家口—渤海地震带岩石圈磁场时空变化特征

利用2016—2018年3期华北地区流动地磁矢量原始测量资料,经数据计算获得2期华北地区和张家口—渤海地震活动带及邻区岩石圈磁场时空变化模型。研究结果显示:张家口—渤海地震带岩石圈磁场变化空间分布不均匀,具有明显的分区特征,在张家口段(西段)与北京段(中西段)分界处和北京段(中西段)与唐山段(中东段)分界处岩石圈磁场各要素具有明显的异常变化,如水平矢量存在转向和幅值变化,磁偏角与磁倾角具有正负异常高梯度带的特征,这与张家口—渤海地震带构造分段性特征密切相关。张家口—渤海地震带位于燕山块体与华北平原块体之间,两者运动的平动速率之差是张家口—渤海地震带左旋走滑的直接动力来源,而各断裂带左旋走滑速率之差很可能是岩石圈磁场空间变化分段性分布的主要原因。

剪切波分裂揭示的华北克拉通中部造山带上地壳地震各向异性

利用布设在华北克拉通中部造山带的流动地震台网和区域固定地震台网的近场地震波形资料,获得55个台站、符合剪切波分裂分析的共计534条有效记录,得到每个台站下方的剪切波分裂参数(快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟),展现了研究区上地壳各向异性分布特征.结果显示,华北克拉通中部造山带区域优势快波方向大致呈NE向,与华北区域背景主压应力方向近EW向有所差别,揭示出研究区内山西地堑与太行山隆起等形成的盆山构造对地壳结构的影响.台站优势快波方向主要平行于主压应力方向,或与断裂/构造走向一致,表明断裂与局部地质构造对各向异性的影响以及断裂构造与应力场的相互影响.山西地堑优势快波方向呈NE向,其中大同盆地离散性较大.山西地堑北端与张-渤地震带交汇区北侧优势快波方向呈WNW向,南侧呈NE向且离散较大.太行山隆起与华北盆地交汇区的优势快波方向同为NE向,第二优势快波方向近EW向,体现了华北地区的各向异性特征.山西地堑的时间延迟从南到北逐渐减少但变化不大,分区平均值最大相差0.2 ms·km^(-1).太行山隆起与华北盆地交汇区的时间延迟和山西地堑北端与张-渤地震带交汇区北侧相对较小,表明该区上地壳变形程度相对较小,可能与该区地震活动较强、难以积累更强的地壳变形有关.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论,认为华北克拉通中部造山带的壳幔耦合关系不能用壳幔解耦或壳幔耦合进行简单描述.

用双差定位结果分析华北地区的地震活动

华北地区北部是阴山—燕山隆起区、华北平原和太行山隆起的交界处,区域内地震活跃,北部有张家口—渤海地震活动带(张渤带),西邻山西地震活动带。本研究采用双差定位法对华北地区2006—2009年发生的地震进行重新定位,结果显示,近年来华北地区的地震主要集中在北部的张渤带上,总体呈WNW向分布。震源深度主要集中在0～20km的中上地壳,占地震总数的96.3%,有大约57.5%的地震分布在10km以上的地壳内。张渤带东部的唐山地区是该地震带上地震最密集的地区,地震分布与区域内的断层有密切关系。华北平原中南部的邢台地区也是地震相对较密集的区域,定位结果显示,邢台地区的新河断裂可能深达Moho面,在该断裂的下方可能存在速度异常体,把邢台地区西南部的地震活动从空间上隔离成上下两部分。沿新河断裂的地震分布出现异常,在深度10km处,地震分布由北东向西南逐渐与上部的地震分离,震源深度逐渐加深,最深可达30km左右。

近场精确定位在卢龙M_L6.2地震发震构造研究中的应用

从1982年10月19日卢龙6.2级地震余震近场数字地震资料的391条记录中,挑选出可用于精确定位的171条地震事件记录,采用Hypoinverse定位方法对45个事件进行了重定位.精确定位的震中分布显示出一卧倒的反“F”形活动地震构造的形态,两条NNE向断裂被一条WNW向断裂所截断,两组断裂呈脆性断裂常见的共轭状态产出,NNE向的断层正在相互贯通,卢龙附近的滦河河谷发育成了四面断裂包围的断陷盆地雏形.卢龙地震的发震构造是一个走滑兼张性的断裂组合,这样的构造与张家口—渤海地震带的整体活动习性相符,也反映了张渤带作为一个二级地块的分界截断NNE向的一系列断层所起的作用.

张北地震区三维深部电性结构与孕震环境

张家口—渤海地震构造带(张渤带)是中国著名的强震集中带,地震以强度大、频次高、破坏严重为特点,1998年1月在张渤带西段发生了张北6.2级地震,造成了极强的破坏性,2021年以来该区域中小地震频繁发生,显示出张渤带张北地震区可能进入了又一轮的地震活跃态势.2020年8—9月期间,以张北地震震中区为中心,完成了阵列状的大地电磁数据采集工作.本文利用这些数据进行三维反演计算获得了该区域精细三维地壳电性结构,获得了如下认识:整体上看,张北地震区上地壳电性结构以高阻体为主,部分断裂带分布区域存在着高阻、低阻相互交替的现象,而中下地壳以规模较大、横向不连续性的低阻层为主.电性结构特征与地表地质构造格局相对应,大满—前黑沙土断裂(F1)和赤城—尚义断裂(F4)以及张家口断裂(F5)在电性结构上均表现为明显的电性差异带.针对地震学方法对1998年张北地震震源深度的多种定位结果,大地电磁探测结果支持震源深度位于12~15 km之间;发震断裂可能为隐伏在汉诺坝玄武岩区下方的大河镇—海流图断裂(F3).通过此次获得的三维电性结构信息,结合张北地震震源参数、震源机制解以及前人地震地质和地球物理探测结果综合分析,认为该区的上地壳高阻体代表着刚性较强的汉诺坝玄武岩区,汉诺坝玄武岩区下方的低阻体代表着地幔岩浆热物质,这些地幔热物质持续的向上侵入和上涌作用可能会削弱汉诺坝玄武岩区内发育的断层稳定性,直到累积足够的应力,产生了非均匀应力积累和变形并弱化了断层强度,导致了张北地震的发生.鉴于张北地震区深部具有的特殊构造环境,该地区仍然是张渤带未来应该长期关注的地震危险重点区域.